關于谷物儲藏通風管理分析

武芳 李超 張美麗 常春立 張瑞杰

摘 要：糧食是人們賴以生存的必需品，關系到國計民生，因此對谷物儲藏通風進行科學管理就顯得尤為重要。本文通過對國內外谷物儲藏通風管理的研究現(xiàn)狀進行梳理，并對谷物儲藏通風管理所存在的問題進行剖析，進而提出相關建議，對如何科學儲藏谷物、通風具有一定的啟示指導意義。

關鍵詞：谷物;儲藏;通風;管理

Abstract：Grain is a necessity for peoples survival， which is related to the national economy and peoples livelihood， so how to manage grain storage and ventilation scientifically is particularly important.This paper reviews the research status of grain storage ventilation management at home and abroad， and analyzes the problems existing in grain storage ventilation management， and then provides relevant suggestions. This paper has certain enlightenment and guidance significance on how to store grain and ventilation scientifically.

Key words：Grain; Store; Air circulation; Administration

糧食儲藏是糧食流通的重要環(huán)節(jié)，儲藏質量的高低直接關系到可用性糧食的數(shù)量和質量，我國糧食收獲后經(jīng)脫粒、晾曬、儲存、運輸?shù)戎匾h(huán)節(jié)，其中損失率高達15%，遠超過聯(lián)合國糧農組織標準規(guī)定的5%[1]。此外，對糧食的通風管理尤為重要，據(jù)統(tǒng)計，我國糧食作物收獲后因氣候潮濕、晾曬不科學或未達到安全儲藏水分標準，導致谷物發(fā)霉的比例占整體谷物收藏的5%，加上晾曬、拋灑等損失，浪費數(shù)量巨大[2]，因此如何對谷物進行科學儲藏、科學通風管理尤為必要。

生物的生命活動受到溫度和水分的影響，糧堆內的微生物和害蟲因為溫度和水分的不同，在糧堆內進行新陳代謝所產(chǎn)生的熱量和水分也會存在晝夜差異和季節(jié)性差異，導致一年內糧堆內濕熱的轉移方向不同，在春季和夏季糧堆內部為“冷芯”，秋冬為“熱芯”。由于內外部溫差不同和糧堆的熱惰性：①易產(chǎn)生糧堆內部的熱量梯度，從而形成自然對流，發(fā)生熱量的傳遞與偏移，且由于熱濕的耦合效應，易形成糧食的局部高溫高濕，從而有利于微生物和害蟲的繁殖代謝，并且易加劇糧食的呼吸作用，導致糧食品質下降。②由于谷物內部的熱濕遷移，易在內部形成低溫高濕的區(qū)域，從而造成露點溫度下的結露現(xiàn)象，加劇糧堆水分增加，致使谷物發(fā)芽劣變。對我國大型國有糧庫而言，具有單倉容量大的特點，更容易發(fā)生谷物堆積下的濕熱傳遞和發(fā)霉發(fā)芽現(xiàn)象，局部的發(fā)霉發(fā)芽難以發(fā)現(xiàn)，即使發(fā)現(xiàn)，處理難度較大、處理成本較高[3]。

近年來，如何提高谷物儲藏通風管理成為國內外學術界研究的焦點。雖然我國在谷物儲藏設施技術和方法方面具有較大提升，但目前糧食儲藏水分遷移和控制模型研究領域薄弱，因此絕對水勢遷移下的糧食儲藏存在許多問題。糧堆是一個比熱大、蓄熱性強的穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)，散熱和升溫都需要外界的輔助管理，機械通風具有操作簡單、成本低等特點，在改變儲糧生態(tài)、保證儲糧質量、排除儲糧隱患等方面具有重要作用，是日常我國最為常用的儲量技術之一[4]。由于我國儲糧機械通風技術不完善、控制模型落后等因素，導致耗能高、通風誤判、有害通風、通風后糧食非正常損失等問題時有發(fā)生，因此如何糾正上述問題，做到科學儲糧通風，是減少儲量損失、提高綠色儲糧的必要前提。

1 國內外研究現(xiàn)狀

1.1 靜態(tài)儲藏濕熱傳遞的國內外研究現(xiàn)狀

影響糧堆生態(tài)變化的主要原因是糧堆即倉庫內的溫度和濕度，潘鈺等[5]基于農作物的呼吸作用原理，對密封糧堆的中的濕度和溫度進行了模擬研究，發(fā)現(xiàn)呼吸作用會消耗農作物的干物質，產(chǎn)生熱量和損失，當農作物溫度較高時，呼吸作用強，對糧堆的影響也就越大。田海娟等[6]對不同溫度和濕度下的稻谷進行了微生物活動檢測，發(fā)現(xiàn)糧堆儲藏過程中的溫度變化會加劇微生物的活動，進一步研究發(fā)現(xiàn)，在不同溫度和濕度下儲藏，表層稻谷的微生物的活躍性也會發(fā)生變化，唐芳等[7]分析研究了小麥儲藏溫度、相對水分對小麥發(fā)芽率的影響，并認為糧堆內外部之間的溫差不僅是濕熱傳遞下引起糧堆溫度和濕度變化的必要條件，而且是造成糧堆發(fā)熱、影響糧堆生態(tài)穩(wěn)定的重要誘因。Gasto?n A等[8]在季節(jié)變換的條件下，通過建立二元模型預測小麥在儲糧過程中的溫度變化和濕度變化，從而將糧堆的濕熱傳遞置于可測量模型中。Collins L E[9]研究了小麥在儲藏過程中，水分含量和通風對鋸谷盜在糧堆中的分布影響，發(fā)現(xiàn)濕熱傳遞會造成水分和通風的變化，從而造成鋸谷盜的活動范圍變化，Chourasia M K[10]通過建立三維模型，研究了糧堆在自然對流下的氣流、熱量和質量傳遞情況，利用CFD模擬有限體積的方法建立糧堆相對穩(wěn)定模型。

1.2 糧倉通風過程濕熱遷移的國內外研究現(xiàn)狀

溫度和水分是影響糧倉儲糧的重要因素，當溫度較低時，可以顯著降低昆蟲和微生物的繁殖，而糧倉內過高的溫度則可以使其迅速繁殖，降低儲糧品質;在儲糧期間過高的濕度會造成糧堆的生命力旺盛，易引起糧食發(fā)霉、發(fā)熱、生蟲等其他不穩(wěn)定現(xiàn)象，顯著影響糧食質量[11]，因此適當?shù)目刂萍Z堆溫度和濕度，可以顯著降低糧堆的蟲害、霉菌，從而達到穩(wěn)定儲糧質量、安全儲糧的目的。儲量通風的目的是借助于機械通風將糧堆內外部的溫度和濕度進行兌換遷移，從而改變糧堆的溫度和濕度，由于機械通風是倉庫內的氣體流動很難測量，而流體動力學CFD方法則彌補了上述不足。王遠成等[12]基于多空介質傳熱傳質理論，采用流體動力學CFD的方法進行糧堆內外部耦合效應下的數(shù)值預測，建立了通風儲糧控制模型，預測了糧堆在通風時的熱量和水分變化規(guī)律。曹崇文[13]建立了糧食干燥模型，王雙林等[14]基于熱質交換理論，針對糧倉機械通風過程中的熱量和水分分布規(guī)律進行了分析，并進一步通過模擬實驗驗證了降溫、降水效應。

上述研究對糧食儲藏通風進行了相對豐富的研究，由于糧堆內部環(huán)境復雜，參數(shù)眾多，但仍缺乏相對完善的研究系統(tǒng)，且糧倉濕度控制研究機理與實踐仍然存在較大差距，研究模型并不能有效用于指導機械通風作業(yè)，我國糧倉通風仍然面臨能耗大、通風誤判及無效或有害通風等嚴峻問題，因此對糧堆濕熱遷移與通風管理仍然是該領域的主要研究方向和發(fā)展趨勢。

2 谷物儲藏的主要問題

2.1 儲糧的呼吸作用

采用倉庫儲糧是糧食豐收后普遍采用的一種儲糧方式，糧食作為一種生物體，具有吸濕、解濕及呼吸作用，所謂呼吸作用是生物吸進氧氣，呼出二氧化碳的生理過程，是維持生命活動的基礎，新收獲的種子雖然脫離母株，但仍然是一個活的有機體，即使在儲藏期間仍然具有生命活動，不同的是其生命活動并不是從外界攝取養(yǎng)分，而是來源于自身的消耗，因此糧食、種子的呼吸作用會降低糧食品質[15]。糧堆的呼吸作用受到以下幾個因素的影響：①儲糧的含水量。水是糧食新陳代謝的介質，潮濕的儲藏環(huán)境會增加糧堆的呼吸作用。②溫度對儲糧的影響。較高的溫度會加劇糧食的新陳代謝，增加呼吸作用。③糧堆中的氣體成分。一般而言糧庫中氧分壓越大，越為糧食的呼吸作用提供有利條件。④糧粒的自身情況。糧粒的成熟度、飽滿程度、損傷程度等均會影響呼吸作用，如成熟度低的糧食、不飽滿的糧食、損傷度大的糧食具有更高的呼吸強度。⑤糧食的植物學特點。不同的糧食類別具有不同的植物學機理，從而具有不同強度的呼吸作用，如玉米的胚部所占面積較其他糧食大，所以具有較高的呼吸作用。糧食的呼吸作用有利有弊，雖然呼吸作用中間過程會產(chǎn)生一系列的產(chǎn)物，但總體而言呼吸作用降低了糧食品質、降低了經(jīng)濟效益，弊大于利。

2.2 蟲霉的危害

糧堆中的微生物、害蟲受糧堆內外部溫度和濕度的影響，田海娟[6]指出糧堆儲藏過程中的溫度變化會加劇微生物的活動，進一步研究發(fā)現(xiàn)，在不同溫度和濕度下儲藏，表層稻谷微生物的活躍性也會發(fā)生變化，Collins L E[9]通過研究了小麥在儲藏過程中水分含量和通風對鋸谷盜在糧堆中的分布影響，發(fā)現(xiàn)濕熱傳遞會造成水分和通風的變化，從而造成鋸谷盜的活動范圍變化。糧庫內較高的溫度、較低的濕度是微生物活動的有利條件，在此基礎上，較好的通風所帶來的氧分壓的增加有利于一些害蟲的活動，蟲霉的增加會大幅度降低糧食的品質和經(jīng)濟效益，而降低蟲霉的關鍵在于密封、低氧，通常而言密封低氧是降低蟲霉最為簡單、經(jīng)濟、有效的方法，如密封壓蓋、施藥降氧等手段，上述方法可有效降低蟲霉對糧食的損毀，保持和延續(xù)糧食的良好品質，具有較低的保管費用。

3 谷物儲藏通風管理思考及建議

3.1 抑制儲糧呼吸作用和蟲霉

劇烈的呼吸作用是糧堆發(fā)熱的主要原因，呼吸作用所產(chǎn)生的熱量積存在糧堆內不能揮發(fā)，造成糧食霉變，而在干燥和低溫下，糧堆呼吸作用非常微弱，可大大降低損耗，因此糧堆呼吸作用隨著溫度的增加而增加，降溫是降低糧堆呼吸作用的關鍵，它可以有效降低糧食呼吸作用所引起的干物質（淀粉、糖、脂肪等）的品質下降，從而保證糧食鮮活的品質和較好的生命力，以及較為完備的營養(yǎng)成分，一般情況下，將糧堆的溫度控制在15 ℃以下，可顯著降低糧食的呼吸作用。

溫度是微生物和倉蟲生存環(huán)境中最重要的因素，直接影響到倉蟲的生長發(fā)育速度，學術界普遍觀點認為，17 ℃以下的溫度對倉蟲的生長發(fā)育和活動具有明顯的抑制作用（螨類除外），同時糧食儲藏期間所感染的微生物大部分是霉菌，其生長繁殖和活動同樣依賴于自身所處的的溫度，在低溫干燥的情況下能夠顯著降低霉變，一般而言，霉菌生長的適宜溫度為20～40 ℃，如青霉生長發(fā)育的適宜溫度為20 ℃，曲霉為30 ℃，而將溫度保持在15 ℃以下，可以顯著抑制糧堆霉變[16-17]。

3.2 解決糧食安全度夏

稻谷和糙米，尤其是剛剛收入庫中的新品是具有較高經(jīng)濟價值的糧種，低溫儲藏大米不但可以降低品質消耗，而且穩(wěn)定的低溫儲藏環(huán)境加之售前的加工，可以獲得較好的效益，在常溫下儲藏的大米的食用價值和蒸煮品質下降很快，尤其黏度下降非常明顯，并帶有濃厚的陳米味，色澤較差，而低溫儲藏下的大米蒸煮色澤鮮潤，有米香味，具有較高的新鮮度，研究表明，大米在10～15 ℃下儲藏7個月可以基本保證大米的黏度不下降，在常溫下會迅速下降65%，這主要源于常溫下的過氧化氫酶高出3/4，水溶性氮常溫下下降82%，而在低溫儲糧下僅降低50%，因此保證糧食的安全度夏的關鍵在于控溫[18-19]。

3.3 平衡和保持糧食水分

低溫儲藏后的稻米、糙米易于脫殼、碾皮;低溫儲藏下的小麥較之常溫儲藏下的小麥作出的面團、面包的品質更高。對糧食的濕度而言，水分太低的糧食不僅重量損失，降低效益，而且降低了加工品質，主要表現(xiàn)為碎米增多，出糙率低，降低稻谷等級品質，此外，還會增加加工功耗，加工出的半成品或成品色澤不理想。通風的同時應該實時監(jiān)測溫濕度變化，保證水分不會過量丟失，因而前期可以適當提高送入冷風的濕度，對中后期而言，屬于增水階段，此時降低濕度是關鍵，以避免結露，研究表明，外界溫度高于糧堆溫度30%，糧堆水分同樣呈降低趨勢，并且糧堆水分分層情況明顯改善[16，20-21]。

3.4 適用各類通風設備、方法

在具有機械通風設備的大平房倉、立筒倉、淺圓倉、鋼板倉等內部儲藏的糧食均可采用冷卻通風儲藏，但要注意：①各季節(jié)的通風管理有所差異，秋季和夏季主要為冷卻機降溫，而春、冬季應該使用機械類通風設備降溫，應該注意，夏季回溫之前就應該使用冷卻機降溫，并在此期間，充分利用自然風條件，達到降低成本、保證品質的效果。②研究表明，糧堆氣體交換量較低會影通風降溫的效果，因此應合理設定送風的溫度、濕度、強度、盡量保證離心機和糧堆交換的次數(shù)。③對較高糧溫的冷卻，應先在晚間進行自然降溫，然后再通過機械通風降溫，這樣既降低成本，又能避免因糧食溫度急劇變化所帶來的品質損失[5，22-26]。

4 結語

我國是人口大國，而糧食是人們日常生活的必需品，如何提高糧食的儲藏品質至關重要，而其中最為關鍵的是降低糧堆的呼吸作用和盡可能的抑制蟲霉，本文通過對以往國內外經(jīng)典文獻的梳理，闡述了糧食儲藏的研究進程，基于以往文獻的基礎，本文進一步的提出對谷物儲藏通風管理的相關思考及建議，并認為抑制儲糧呼吸作用和蟲霉的關鍵在于解決糧食安全度夏、平衡和保持糧食水分、適用于各類通風設備和方法等，本文對糧庫如何儲糧具有啟示借鑒意義。

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